浙江至德鋼業(yè)有限公司承制的一臺(tái)加氫脫硫進(jìn)料、反應(yīng)產(chǎn)物換熱器，主體材料選用基層材料為14Cr1MoR，復(fù)合層材料為06Cr18Ni11Ti（化學(xué)成分見(jiàn)表5-45，力學(xué)性能見(jiàn)表5-46），其規(guī)格為Φ1300mm×（26＋3）mm×6812mm。管程設(shè)計(jì)壓力1.54MPa，殼程設(shè)計(jì)壓力為3.17MPa，管程設(shè)計(jì)溫度為375／40（℃），殼程設(shè)計(jì)溫度為305／40（℃）。

一、焊接性分析

 1. 焊接材料 

   從表中的化學(xué)成分計(jì)算出基層材料14Cr1MoR的碳當(dāng)量（C）為0.626％，可以判斷該材料焊接性不好，焊接前必須要較高溫度的預(yù)熱，施焊時(shí)要嚴(yán)格控制好焊接工藝。復(fù)合板的復(fù)層Cr-Mo含量較高且其C含量較低。因此在焊接中要注意這些因素：①. 焊接過(guò)程中加熱和冷卻不均勻，在基層厚度方向會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，這種應(yīng)力在不銹鋼復(fù)層就會(huì)形成拉伸應(yīng)力。在拉伸應(yīng)力的作用下有可能在某個(gè)薄弱地帶開(kāi)裂而形成熱裂紋。②. 避免發(fā)生焊縫化學(xué)成分稀釋?zhuān)a(chǎn)生碳遷移到過(guò)渡層。

   為了防止上述問(wèn)題的發(fā)生，應(yīng)采取下列措施：①. 對(duì)于復(fù)層要避免基層的碳元素遷移過(guò)渡而導(dǎo)致增碳，以免降低復(fù)層的耐蝕性；②. 對(duì)于基層要避免復(fù)層的鉻、鎳等元素過(guò)渡而導(dǎo)致合金含量增高。若鉻、鎳合金元素增高，基層焊縫中會(huì)形成脆硬組織，容易產(chǎn)生裂紋，影響焊縫強(qiáng)度；③. 焊接時(shí)采用小熱輸入、小截面焊道，以減少焊縫溶池過(guò)熱，避免粗大柱狀晶的產(chǎn)生。

 2. 熱處理 

   14Cr1MoR鋼板是低合金耐熱鋼，其焊縫區(qū)在回火時(shí)，隨著溫度的升高，會(huì)使沖擊韌度下降，甚至開(kāi)裂，是回火脆性的典型表現(xiàn)。當(dāng)焊接熱輸入超過(guò)30kJ／cm、預(yù)熱和層間溫度高于250℃時(shí)，則Cr-Mo鋼焊縫金屬的強(qiáng)度和沖擊韌度會(huì)明顯下降。為了避開(kāi)Cr-Mo鋼在400～700℃時(shí)的回火脆性敏感區(qū)，同時(shí)滿足設(shè)計(jì)要求，選用焊后熱處理溫度為704℃，恒溫2h后緩慢冷卻。

二、焊接工藝

 1. 焊接坡口的選擇 

   坡口如圖5-23所示，目的是使基層與復(fù)層交界處遠(yuǎn)離焊接時(shí)的熱量集中區(qū)，避免了基層焊接時(shí)導(dǎo)致復(fù)層的分層。

 2. 焊接方法 

   選用焊條電弧焊，在平面位置進(jìn)行焊縫正面和背面的焊接，焊后采用碳弧氣刨清根。

 3. 焊接材料 

   為了保證焊縫耐蝕性、高溫強(qiáng)度、沖擊韌度和焊縫化學(xué)成分，選擇與母材化學(xué)成分接近的焊接材料。復(fù)合板的基層14Cr1MoR的焊接用R307BL焊條；過(guò)渡層采用A062焊條，以保證過(guò)渡層金屬的化學(xué)成分為奧氏體＋少量鐵素體，不出現(xiàn)馬氏體，避免產(chǎn)生熱裂紋；復(fù)層用A132焊條。三種焊條的化學(xué)成分見(jiàn)表5-47。

 4. 焊接參數(shù) 

   為了避免過(guò)渡層出現(xiàn)馬氏體組織，過(guò)渡層焊接時(shí)應(yīng)采用小直徑、高鉻鎳焊條，并采用小熱輸入、短弧焊、快速焊，以降低對(duì)復(fù)層的稀釋。還要控制好過(guò)渡層和復(fù)合層的層間溫度，保證焊接接頭有良好的耐蝕性。經(jīng)焊接工藝評(píng)定，選用了下列焊接工藝參數(shù)（見(jiàn)表5-48）。

三、焊接時(shí)的注意事項(xiàng)

 1. 坡口表面20mm范圍內(nèi)清除干凈油污、水跡和污物。焊前復(fù)層用汽油或丙酮除去油污，在復(fù)層焊縫兩側(cè)150mm范圍內(nèi)涂白堊粉防止飛濺粘附。打磨不銹鋼焊道，要用專(zhuān)用的錘頭除熔渣，防止?jié)B碳。

 2. 焊前預(yù)熱是有效防止焊接熱裂紋的重要工藝手段，預(yù)熱溫度要控制在160～250℃，復(fù)層溫度不高于60℃。

 3. 層間溫度要控制200～250℃之間，不得超過(guò)250℃。焊接時(shí)通過(guò)控制焊接參數(shù)來(lái)控制焊接熱輸入，應(yīng)采用多層多道焊、窄道焊及小幅擺動(dòng)焊條（擺動(dòng)參數(shù)為0～8mm）進(jìn)行焊接。

 4. 基層焊接時(shí)，嚴(yán)禁基層焊條焊到復(fù)層，焊接表面應(yīng)距復(fù)合界面1.5～2.0mm，超過(guò)部位需用角向打磨機(jī)打磨。

 5. 過(guò)渡層與復(fù)層焊接時(shí)要保證復(fù)層的耐蝕性，過(guò)渡層厚度為2.0～3.0mm。復(fù)層焊接時(shí)，為減少熱影響區(qū)，降低合金稀釋率，焊接時(shí)焊條不擺動(dòng)，采用多層多道焊，宜采用小電流，直流反接。嚴(yán)格控制過(guò)渡層及復(fù)層的層間溫度不高于250℃。

四、焊接檢驗(yàn)

  按檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)JB／T 4730-2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》進(jìn)行檢測(cè)，先后對(duì)換熱器的A、B類(lèi)焊接接頭的基層和復(fù)層焊縫進(jìn)行100％．RT檢測(cè)，技術(shù)等級(jí)為AB級(jí)，質(zhì)量等級(jí)為II級(jí)合格；100％UT檢測(cè)，技術(shù)等級(jí)為B級(jí)，質(zhì)量等級(jí)為I級(jí)合格。所有焊縫的一次射線檢測(cè)合格率超過(guò)98％，一次返修合格率為100％。全部滿足設(shè)計(jì)圖樣要求。